模电第五章.docx
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模电第五章
竭力为客户提供满意的产品和服务
第五章放大器的频率响应
习题类型
5.1
频率响应的基本概念
5.3
增益函数的零点、极点概念
5.2
及.4~5.6利用增益函数极点求解电路转折频率
5.7~5.12及5.16~5.20利用时间常数法求解电路转折频率
5.13~5.15求解BJT的频率参数
5.1
某单级阻容耦合共射放大电路中频电压增益
Avm=40dB,通频带为20Hz~20KHz,最大
不失真电压范围为-3V~+3V。
(1)若输入电压vi=20sin(2π×103)mV,输出电压幅值
vom是多少?
是否会出现失真?
(2)若输入为谐波频率范围在
1kHz~30kHz的非正弦波,其最大幅值为
50mV,输出电压
vo是否失真?
若失真,属于什么失真?
解:
(1)Vom=VimAvm=20×100=2×103mV=2V,
且不会出现失真。
(2)会出现失真,非线性失真和频率失真。
5.2某放大电路当输入信号频率在f=5~40kHz范围时,电压增益为100,而当f=500kHz
时,增益降为10。
求该放大电路上转折频率fH。
解:
由题意有:
解出:
5.3某放大电路增益函数为,指出A(s)的极点和零点并求中
频段增益Am(dB)。
解:
极点为:
-107,-108,-5×108(rad/s)有限零点为:
1010,1012(rad/s)
∵A(s)极点数>零点数,且∴A(s)=AH(s)
以人为本诚信务实勇于创新乐于奉献
竭力为客户提供满意的产品和服务
····
5.4某放大电路电压增益函数
,
求出其中频电压增益
Avm及下转折频率
fL、上转折频率fH。
解:
∵Av(s)极点数>零点数,
且
,
∴Av(s)是全频段增益函数。
低频极点p1=-10;p2=-20;
高频极点p1=-105;p2=-2×105;
令低频极点s→∞,高频极点s→0,Av(s)→Avm=400
又:
s→jω,
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同理,
由
解出ωH=83666rad/s,→fH=13.3kHz
5.5某放大电路的电压增益函数
(1)求Avm,FL(s)和FH(s);
(2)求ωL、ωH和通频带。
解:
(1)
令低频极点s→∞;高频极点s→0,Av(s)→Avm=-300
(2)确定ωL:
由
据题意
解出:
ωL=155.52rad/s
同理,
3
解出:
ωH=644×10rad/s
5.6某放大电路高频增益函数为
求
(1)中频增益Avm;
(2)上转折频率fH。
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解:
(1)
(2)∵p1=-5×106;p2=-60×106;p3=-20×107;
∴p1为主极点,
故
5.7如题图
5.7电路,三极管β=50,rbe=2kΩ,Rb=470kΩ,RS=500Ω,中频电压增益
Avm=40dB,带宽fBW=10Hz~100kHz。
画出对应的低频等效电路并计算电容
C1的值。
题图5.7
解:
低频等效电路如题图5.7.1。
题图5.7.1
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5.8电路如题图5.8所示。
晶体管参数为Kp=0.5mA/V2,VTP=-2V,λ=0。
(1)求输出电阻Ro;
(2)若fL=20Hz,确定CC的值。
题图5.8
解:
(1)场效应管为P沟道增强型管。
输出电阻
(1)
先求栅源电压VSG。
代入
(1)式,Ro=1//12=0.923kΩ
(2)
5.9如题图5.9电路,三极管β=60,rbe=1kΩ,
(1)求各电容引起的短路时间常数(Ce=50μF);
(2)求放大电路的下转折频率fL;
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题
图5.9
解:
(1)∵Rb=Rb1//Rb2>>rbe,忽略Rb;
C1引起的短路时间常数τS1(C2Ce短路)
C2引起的短路时间常数τS2(C1Ce短路)
Ce引起的短路时间常数τSe(C1C2短路)
(2)放大电路下转折频率fL
5.10已知题图5.10所示电路中BJT参数为β=150,,fT=750MHz,
,IC=5mA。
(1)求出电路上转折频率fH。
(2)不更换BJT,仅改变电路参数能否增加带宽?
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题图5.10
解:
(1)画出密勒等效后简化的高频混合π型等效电路。
题图5.10.1
∵Rb=Rb1//Rb2>>rbe,∴计算中忽略Rb。
(2)放大电路带宽fBW=fH-fL≈fH
由fH表达式可知,三极管参数
rbb,、Cb,c和fT对fH有影响,电路参数也对
fH有影响。
这些电路参数是:
Rs(Rs↓→R↓→fH↑)
R
c(Rc↓→(1+gmc
)C
↓→f
H↑)
bc
R
Rb1、Rb2、Re(IE↓→gm↓→fH↑)。
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2
5.11FET电路如题图5.11所示。
晶体管参数为Kn=1mA/V,VTN=2V,λ
=0,Cgs=5pF,Cgd=1pF。
(1)画出简化的高频等效电路。
(2)计算等效Miller电容;
(3)求小信号电压增益的上转折频率fH及中频电压增益
题图
5.11
解:
(1)高频简化等效电路为:
题图5.11.1
(2)等效密勒电容CM=Cgd(1+gmRD)=1×(1+2.2×5)=12pF
(3)上转折频率fH
中频段电压增益Av
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5.12共源放大器FET如题图5.12所示。
器件及电路参数为:
gm=1ms,rds=40kΩ,Rg=500k
Ω,R1//R2=50kΩ,R3=1MΩ,RS=5kΩ,RD=RL=20kΩ,C1=0.1μF,C2=0.4μF,CS=4μF。
用短路时间常数法求源电压增益的fL近似值。
题图5.12
解:
先求C1、C2和Cs视入的等效电阻。
C1视入的等效电阻R1s
R1s=Rg+R3+R1//R2=500+103+50=1550kΩ
C2视入的等效电阻R2s
R2s=RL+RD//rds=20+20//40=33.33kΩ
’
Cs视入的等效电阻Rss=Rs//R
’
求R电路如图
题图5.12.1
由定义
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’
Rss=Rs//R=500//1.22≈1.22kΩ
电路不存在低频主极点
∴求出电路下转折频率
5.13一个双极型晶体管偏置电流ICQ=1mA,其参数为β0=120,
求fβ和fT。
解:
5.14一个高频双极型晶体管偏置电流ICQ=0.5mA,其参数为β0=150,,
fT=5GHz。
求和fβ。
解:
5.15一个双极型晶体管的特征频率
fT=2GHz,β0=150。
求
(1)fβ,
(2)
对应的频率。
解:
(1)
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(2)
5.16共源极等效电路如图5.16所示。
场效应管跨导gm=3mS。
(1)计算Miller电容。
(2)求小信号电压增益的上转折频率。
题图5.16
解:
(1)折合到输入端的密勒电容
CM=Cgd[1+gm(rds//RD)]=5[1+3×(15//10)]=95pF
(2)电路上转折频率fH
5.17共基放大器交流通路如题图5.17所示。
当晶体管工作在IC=0.35mA时,β0=120,
,
=0.5μF。
电路参数
Rs=75Ω,RC=4.7kΩ,RL=5.6k
rce=300kΩ,rbb=0,fT=700MHz,
Ω。
试求放大器中频源电压增益及上截止频率fH。
题图5.17
解:
(1)先画出高频段小信号等效电路,如题图
5.17.1所示。
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题图5.17.1
在中频段,三极管结电容开路,求出
(2)高频等效电路中的两个电容对应的角频率分别为
5.18如题图5.18射极输出器电路,晶体管参数为β=200,VBE=0.7V,VA=∞。
若fL=15HZ,求Cc的值。
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题图5.18
解:
5.19电路如题图5.19所示。
晶体管参数为β=100,VBE=0.7V,VA=∞,并忽略晶体管基区体电阻。
忽略晶体管的电容效应。
(1)画出放大电路在低频、中频和高频范围内三种不同的等效电路。
(2)求出(dB)、fL和fH。
题图5.19
解:
(1)低频等效电路为
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题图5.19.1
中频等效电路为
题图5.19.2
高频等效电路为
题图5.19.3
(2)
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5.20电路如题图5.20。
晶体管参数为Kn=0.5mA/V2,VTN=0.8V,λ=0。
(1)设计电路参数RD和RS使IDQ=0.5mA,VDSQ=4V;
(2)求下转折频率。
题图5.20
解:
(1)
(2)
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电压增益表达式中各有一个零点和一个极点。
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